Fırat Üniv. Mühendislik Bilimleri Dergisi Fırat Univ. Journal of Engineering 23 (1), 1-10, 2011 23 (1), 1-10, 2011 Üst Kretase Yaşlı Bazaltlarda (Trabzon/Türkiye) Birleşik Ayrışma İndeksi (UAI) ile Fiziksel, Mekanik ve Kimyasal Özellikler Arasındaki İlişkiler Selçuk ALEMDAĞ*, Zülfü GÜROCAK ** *Gümüşhane Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Gümüşhane, Türkiye **Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Elazığ, Türkiye selcuk@gumushane.edu.tr (Geliş/Received: 30.10.2009; Kabul/Accepted: 15.03.2010 ) Özet Bu çalışmada farklı bozunma derecesine sahip bazaltlarda, bozunma derecesi ile fiziksel, mekanik ve kimyasal özellikler arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Bu amaçla inceleme alanındaki bazaltların bozunma derecesi, fiziksel, mekanik ve kimyasal özellikleri belirlenmiş ve Birleşik Ayrışma İndisi (UAI) ile birim hacim ağırlık, su emme, gözeneklilik, tek eksenli basma dayanımı, P dalga hızı ve kimyasal ayrışma indeksler arasındaki ilişkiler regresyon analizleri ile incelenmiştir. İnceleme alanındaki bazaltlar UAI ya göre az, orta ve fazla bozunmuştur. Yapılan regresyon analizlerine göre, bazaltlarda UAI ile gözeneklilik, ağırlıkça ve hacimce su emme oranı arasında kuvvetli pozitif ilişki, P dalga hızı ile kuvvetli negatif bir ilişki, tek eksenli basma dayanımı ile çok kuvvetli negatif bir ilişki bulunmaktadır. Ancak, UAI ile kimyasal ayrışma indeksleri arasındaki ilişkiler ise zayıf-çok zayıftır. Bu ilişkiler, bazaltların ağırlıkça su emme, hacimce su emme, gözeneklilik ve tek eksenli basma dayanımı gibi özelliklerden yararlanılarak bozunma derecesinin tahmin edilebilmesi açısından yarar sağlayacaktır. Anahtar Kelimeler: Bazalt, Birleşik ayrışma indisi, Fiziksel özellik, Mekanik özellik, Kimyasal özellik. The Relationships between United Alteration Index (UAI) with Physical, Mechanical and Chemical Properties in the Upper Cretaceous Basalts (Trabzon/Turkey) Abstract In this study, the relationships between weathering degree with the physical, mechanical and chemical properties of basalts having different weathering degree were examined. For this purpose, the weathering degree, physical, mechanical and chemical properties of basalts were determined and the relationships between Unified Alteration Index (UAI) with unit weight, porosity, water absorption in weight and volume, compressive wave velocity and uniaxial compressive strength were evaluated using regression analyses. According to UAI, the weathering degree of basalts was slightly, moderately and highly altered in the study area. In the regression analyses, while the relationships between the UAI with porosity, water absorption in weight and volume were strong positive, the relationships between UAI with compressive wave velocity and uniaxial compressive strength were strong negative and very strong positive, respectively. However, the relationships between UAI and chemical alteration index were weak. These relationships will be useful for predicting ranges of weathering degree of basalts using some properties such as porosity, water absorption in weight and volume and uniaxial compressive strength. Keywords: Basalt, Unified alteration index, Physical property, Mechanical property, Chemical property. 1. Giriş Bozunma, kayaçların mühendislik özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu nedenle farklı kökene sahip kayaçlarda bozunmanın nasıl geliştiği bir çok araştırmacı tarafından incelenmiştir [1, 2, 3]. Bazı araştırmacılar ise kayaçların bozunma derecesine dayanarak mühendislik çalışmalarında kullanılabilecek sınıflamalar geliştirmişlerdir [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]. Yapılan bu çalışmalar incelendiğinde, bozunmanın kayanın mühendislik özellikleri üzerinde ne derece etkin olduğunu görmek mümkündür. Kılıç [7] bazalt ve diyabazlara ait tek eksenli basma dayanımı ve P dalga hızı değerlerini esas alarak beş kaya
Selçuk Alemdağ, Zülfü Gürocak sınıfından oluşan Birleşik Ayrışma İndisi (UAI) tanımlamıştır. Topal [10] tarihi anıtlarda ayrışma derinliği ve mekanizmasını belirlemek için Kimyasal Ayrışma İndekslerinden faydalanmıştır. Bozunmanın kayanın mühendislik özellikleri üzerindeki etkileri konusunda da günümüze değin bir çok araştırma yapılmış ve bu etkilerin sonuçları açıklanmaya çalışılmıştır [11, 12, 13, 14, 15]. Tuğrul [12] Niksar bölgesindeki bazaltların mühendislik özellikleri üzerinde ayrışmanın etkilerini incelemiştir. Tuğrul [13] bazaltlar için bir ayrışma sınıflaması önermiş ve bazaltların fiziksel ve mekanik özellikleri arasında anlamlı ilişkiler belirleyerek bu ilişkilerin bazaltlarda inşa edilecek yapıların tasarımında kullanılabileceğini ifade etmişlerdir. Gürocak ve Kılıç [14] Miyosen bazaltlarının jeomekanik özellikleri üzerinde ayrışmanın etkisini incelemişler ve ayrışma derecesiyle jeomekanik özellikler arasında anlamlı lineer eşitlikler önermişlerdir. Ceryan vd. [15] Harşit Granitoyidi nde ayrışma sonucunda ana oksit elementlerinin değişimi ve granitoyidin mühendislik özelikleri üzerinde ayrışmanın etkisini incelemişler ve granitik kayaçların ayrışmasında jeomekanik özelliklerin değerlendirilmesinde P dalga hızının en önemli ölçüm olduğunu belirtmişlerdir. Bu çalışmanın amacı Trabzon İli nin yaklaşık 4 km GD sundaki Atasu Baraj yerinde (Sekil 1) temel kayayı oluşturan Üst Kretase yaşlı bazaltların bozunma derecesinin belirlenmesi ve bazaltlarda bozunma derecesi ile fiziksel, mekanik ve kimyasal özellikler arasındaki ilişkilerin incelenmesidir. Şekil 1. İnceleme alanının yer bulduru haritası Arazi ve laboratuvar araştırmaları olmak üzere iki aşamada gerçekleştirilen çalışmada, DSİ XXII. Bölge Müdürlüğü [16] tarafından baraj yerinde açtırılmış olan temel sondajlarına ait bazaltlardan karot örnekleri derlenmiştir. Laboratuvar çalışmalarında ise; bu örneklerin fiziksel, mekanik ve kimyasal özellikleri belirlenmiş ve son aşamada ise bazaltlarda bozunma derecesi ile fiziksel, mekanik ve kimyasal özellikler arasındaki ilişkiler basit regresyon analizleri ile incelenmiştir. 2. İnceleme Alanının Jeolojisi Volkano-sedimanter kayaçların egemen olduğu inceleme alanındaki birimler yaşlıdan gence doğru; Üst Kretase yaşlı Çağlayan Formasyonu, Kuvaterner yaşlı yamaç molozu ve alüvyonlardan oluşmaktadır (Şekil 2). İlk defa 2 Güven [17] tarafından tanımlanan Çağlayan Formasyonu, Maçka (Trabzon) İlçesinin kuzeyinde yer alan Çağlayan Köyü ve civarında en iyi yüzeylemesini veren, bazik volkanosedimanter bir istiftir. Galyan Vadisi boyunca yüzeyleme veren formasyon yer yer marn, kumlu kireçtaşı, kırmızı biyomikrit ve gri renkli kireçtaşı ara seviyeleri içeren, bazalt, spilitik bazalt ve piroklastiklerden oluşmaktadır. Bazaltların taze yüzeyleri siyah ve koyu gri, bozuşma yüzeyleri ise sarımsı ve kahverengi renklerde görülmektedir. Yer yer sütun bazalt ve yastık lav özelliği gösterirler [18]. Baraj eksen yerinde esas olarak bazalt, spilitik bazalt, sütun bazalt ve piroklastiklerden oluşan formasyon, yer yer gri renkli kireçtaşı seviyeleri de içermektedir. Volkano-tortul seri içerisinde yer yer diyabaz dayklarına da rastlanmaktadır. Bu dayklar 0,5-4 m genişliğe, 15-30 m uzunluğa, bozunmamış,
Üst Kretase Yaşlı Bazaltlarda (Trabzon/Türkiye) Birleşik Ayrışma İndeksi (UAI) İle Fiziksel, Mekanik ve Kimyasal Özellikler sert ve masif bir dokuya sahiptirler. Formasyon içerisinde yer alan piroklastik kayaçlar çoğunlukla tüfit, aglomera ve breşten oluşmaktadır. Aglomerayı oluşturan elemanların tane boyutları 10-30 cm arasında değişmektedir ve eksfoliasyon yapısı şeklinde bozunma göstermektedir. Tüfit genellikle ayrışmış ve tabakalı yapı gösterir. Tabaka kalınlıkları ise 5-150 cm arasında değişmektedir. Genellikle gri renkli olan birim, bozunmanın arttığı seviyelerde, kahve renkli, sarımsı renklerde ve volkanik kayaçlarla ardalanmalı olarak bulunurlar. İnceleme alanında yüzeyleyen bazaltlar tektonizmanın etkisiyle sistematik olarak gelişmiş eklem setleri içermektedir. Şekil 2. İnceleme alanının mühendislik jeolojisi haritası [18] 3. Bazaltın Bozunma Derecesi, Fiziksel, Mekanik ve Kimyasal Özellikleri Bozunma, kayaçların mühendislik özelliklerini doğrudan etkilemektedir ve mühendislik jeolojisi çalışmalarında bozunma derecesinin belirlenmesi büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada Atasu Barajı eksen yerindeki bazaltın bozunma derecesi Kılıç [7] 3 tarafından önerilen Birleşik Ayrışma İndisi (UAI) ne göre; UAI = 1 σ / σ )*(1 C / C ) (1) ( ca ci pa pi eşitliği kullanılarak belirlenmiştir. Burada; σ ca : Ayrışmış kayacın tek eksenli basma dayanımı (MPa)
Selçuk Alemdağ, Zülfü Gürocak σ ci : Sağlam kayacın tek eksenli basma dayanımı (MPa) C pa : Ayrışmış kayacın P dalga hızı (m/s) C pi : Sağlam kayacın P dalga hızı (m/s) dır. UAI bozunma sınıflamasına göre baraj eksen yerindeki bazaltın %9.38 i az ayrışmış, %40.62 si orta ayrışmış ve %50 si ise fazla ayrışmış özelliktedir (Çizelge 1). Çizelge 1. Baraj eksen yerindeki bazaltın UAI sınıflamasına göre dağılımı Grup Ayrışma derecesi Tek eksenli basınç direnci (σ c, kg/cm 2 ) P dalga hızı (C p, m/s) UAI sınır değerleri Bazaltın dağılımı (%) I Ayrışmamış > 1600 > 6750 < 0.1 - II Az ayrışmış 1600-800 6750-5500 0.1 0.3 9.38 III Orta ayrışmış 800-400 5500-4250 0.3 0.5 40.62 IV Fazla ayrışmış 400-200 4250-3000 0.5 0.7 50 V Çok fazla ayrışmış 200 > 3000 > 0.7 < - Laboratuvar çalışmaları ile bazaltların birim hacim ağırlığı, ağırlıkça ve hacimce su emme oranı, gözeneklilik, tek eksenli basma dayanımı ve P dalga hızı gibi fiziksel ve mekanik özellikleri ISRM [19] standartlarına göre belirlenmiş ve bu deneylere ait istatistiksel değerlendirme Çizelge 2 de verilmiştir. Çizelge 2. Baraj eksen yerindeki bazaltların fiziksel ve mekanik özelliklerinin istatistiksel değerlendirilmesi Jeomekanik Özellikler En az En çok Ortalama Standard hata Standard sapma Birim hacim ağırlık, γ k (kn/m 3 ) 11.8 28.73 26.2 0.2 1.9 Ağırlıkça su emme oranı, A a (%) 0.2 3.2 1.5 0.1 0.7 Hacimce su emme oranı, A v (%) 0.6 9.0 4.2 0.2 1.8 Gözeneklilik, n (%) 0.6 8.2 4.0 0.2 1.7 P dalga hızı, C p (m/s) 2451 4962 3701.4 67.1 474.8 Tek ek. bas. dayanımı, σ c (MPa) 16.6 162.0 95.9 4.9 36.3 Bazaltlardaki kimyasal değişimi belirlemek amacıyla 30 adet örneğin ACME laboratuvarlarında ana element oksit (SiO 2, TiO 2, Al 2 O 3, MnO, CaO, MgO, Na 2 O, K 2 O, Fe 2 O 3 ) analizi yaptırılmıştır. Elde edilen ana element oksit sonuçları % 100 e tamamlanarak ana element oksitlerin mol oranları hesaplanmıştır. Bu değerler kullanılarak, bozunmayla oluşan değişimleri sayısal olarak ifade edebilmek için çeşitli araştırmacılar tarafından önerilen ve Çizelge 3 de verilen kimyasal bozunma indeksleri hesaplanmıştır. Kimyasal bozunma indekslerine ait istatistiksel değerler ise Çizelge 4 de verilmiştir. 4
Üst Kretase Yaşlı Bazaltlarda (Trabzon/Türkiye) Birleşik Ayrışma İndeksi (UAI) İle Fiziksel, Mekanik ve Kimyasal Özellikler Çizelge 3. Kimyasal bozunma indeksleri [10] Bozunma İndeksleri Eşitlik Ürün İndeksi PI = (SiO (Ruxton, 1968) 2 )x100/(sio 2 + TiO 2 + Fe 2 O 3 + Al 2 O 3 ) Ruxton Oranı R = SiO (Ruxton, 1968) 2 /Al 2 O 3 Parker İndeksi P =[(2Na 2 O/0.35)+(MgO/0.9)+2K 2 O/0.25)+ (Parker, 1970) (CaO/0.7)]x100 Vogt Oranı V = (Al (Vogt, 1927) 2 O 3 + K 2 O)/(MgO + CaO + Na 2 O) Değiştirilmiş Ayrışma MWPI =(Na Potansiyeli İndeksi 2 O+K 2 O+CaO + MgO)x100/ (Na (Vogel, 1975) 2 O+K 2 O+CaO+MgO+SiO 2 +Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 ) Kimyasal Alterasyon İndeksi (Nesbitt and CIA = [Al 2 O 3 /(Al 2 O 3 + CaO + Na 2 O + K 2 O)]x100 Young, 1982) Lixiviation İndeksi (Rocha-Filho and others, 1985) ACN İndeksi (Harnois, 1988; Harnois an Moore, 1988) ALK İndeksi (Harnois and Moore, 1988) Hareketlilik İndeksi (Irfan, 1996) β = [(K 2 O + Na 2 O)/Al 2 O 3 ] ayrışmış /{[(K 2 O +Na 2 O)/Al 2 O 3 ]taze + (CaO/MgO)} ACN = [Al 2 O 3 /(Al 2 O 3 + CaO + Na 2 O)]x100 ALK = [K 2 O/(Na 2 O + K 2 O)]x100 Imob= [(K 2 O+Na 2 O+CaO) taze (K 2 O+Na 2 O+CaO) ayrışmış] / [(K 2 O+Na 2 O+CaO)taze] Çizelge 4. Bazaltların kimyasal bozunma indekslerine ait istatistiksel değerler Bozunma İndeksleri Standard Standard En az En çok Ortalama hata sapma Ürün İndeksi, PI 76.17 77.38 76.69 0.09 0.34 Ruxton Oranı, R 4.58 5.20 4.87 0.05 0.17 Parker İndeksi, P 53.15 65.29 57.46 0.69 2.57 Vogt Oranı, V 0.47 0.61 0.53 0.009 0.035 Değiştirilmiş Ayrışma Potansiyeli İndeksi, MWPI 21.31 24.34 23.38 0.20 0.77 Kimyasal Alterasyon İndeksi, CIA 44.03 46.33 45.40 0.17 0.64 Lixiviation İndeksi, β 0.06 0.14 0.09 0.005 0.017 ACN İndeksi, ACN 44.14 46.52 45.53 0.17 0.64 ALK İndeksi, ALK 1.87 6.05 3.87 0.37 1.39 Hareketlilik İndeksi, Imob 0.03 0.11 0.07 0.007 0.028 4. Regresyon Analizleri Değişkenler arasındaki ilişkiler pek çok bilim alanında olduğu gibi, jeoteknik alanda da üzerinde durulan ve varlığının objektif yöntemlerle test edildiği bir konudur. Bu çalışmada veriler arasındaki ilişkiyi değerlendirmede veri sayısı (n) 30 dan az olduğu için t testi tercih edilmiştir. t testi tek bir örneğe, bağımlı iki örneğe ve bağımsız iki örneğe 5 uygulanabilmektedir. Bu testin amacı incelenen örneğin ortalamasının bilinen bir populasyona ait olup olmaması durumunu karşılaştırmaktır. Bu bölümde UAI [7] bozunma derecesinin bazaltların fiziksel, mekanik ve kimyasal özellikleri üzerinde % 95 güvenilirlik düzeyinde anlamlı olup olmadıkları t testi (bağımlı iki örnek için) ile kontrol edilmiş ve ilişkiler arasında hesaplanan t değerleri ile serbestlik derecesi (S d ) n-1 e ait t değerleri [20] ile
Selçuk Alemdağ, Zülfü Gürocak karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışmada hesaplanan t değerinin tablodaki t değerleri ile karşılaştırılması sonucunda t hesap > t tablo olduğu için Çizelge 5 de verilen bütün ilişkilerin istatistiksel olarak anlamlı olduğu kabul edilmiştir. Çizelge 5. Bazaltlarda incelenen özellikler için yapılan t - testine ait sonuçlar ve kritik t değerleri (t tablo ) Parametre Serbestlik Örnek derecesi Birleşik Ayrışma İndisi (UAI), (y) sayısı(n) (Sd=n-1) t hesap t tablo [20] Birim ağırlık (x) 50 49 235.62 2.02 Gözeneklilik (x) 16 15 8.67 2.13 Ağırlıkça su emme (x) 16 15 6.15 2.13 Hacimce su emme (x) 16 15 8.44 2.13 P dalga hızı (x) 50 49 55.11 2.02 Tek eksenli basma dayanımı (x) 27 26 12.48 2.06 Ürün İndeksi, PI 14 13 758.88 2.16 Ruxton Oranı, R 14 13 70.49 2.16 Parker İndeksi, P 14 13 84.33 2.16 Vogt Oranı, V 14 13 2.75 2.16 Değiştirilmiş Ayrışma Potansiyeli İndeksi, MWPI 14 13 107.94 2.16 Kimyasal Alterasyon İndeksi, CIA 14 13 270.91 2.16 Lixiviation İndeksi, β 14 13-10.90 2.16 ACN İndeksi, ACN 14 13 267.57 2.16 ALK İndeksi, ALK 14 13 9.30 2.16 Hareketlilik İndeksi, Imob 14 13-10.64 2.16 t testiyle anlamlı oldukları belirlenen özellikler arasındaki ilişkileri incelemek amacıyla basit regresyon analizleri yapılmış ve ilişkiler arasındaki korelasyon katsayıları belirlenmiştir. Korelasyon katsayılarının anlamlılığını belirlemekte iki yöntem kullanılır. Bunlardan birincisi; belli anlamlılık düzeyinde ve (n-2) serbestlik derecesinde t testinin kullanıldığı yöntemdir. Diğer yöntem ise ilişkiler arasında hesaplanan korelasyon katsayısı (r) değerlerinin Pearson korelasyon katsayısına [20] ait kritik r değerinden büyük olması durumunda ilişkinin anlamlı olarak kabul edildiği yöntemdir. Bu çalışmada, regresyon analizleri sonucunda elde edilen regresyon katsayılarının anlamlı olup olmadıkları ikinci yöntem kullanılarak test edilmiştir. Regresyon analizlerinden elde edilen eşitlikler, korelasyon katsayıları ve Pearson korelasyon katsayısına ait kritik r değerleri Çizelge 6 ve 7 de verilmiştir. Çizelge 6. Bazaltlar için belirlenen (UAI) ile jeomekanik özellikler arasında belirlenen eşitlikler, korelasyon katsayıları ve kritik r değerleri Ayrışma sınıflamaları Birleşik Ayrışma İndisi (UAI) Jeomekanik özellikler Eşitlik Örnek sayısı (n) Hesaplanan r değerleri Pearson a ait kritik r değerleri [20] γ (kn/m 3 ) UAI = -0.1 γ + 3.1 50-0.45 0.279 A a (%) UAI = 0.08 A a + 0.38 16 0.72 0.497 A v (%) UAI = 0.03 A v + 0.35 16 0.77 0.497 n (%) UAI = 0.03 n + 0.35 16 0.78 0.497 C p (m/s) UAI = -0.0003 C p + 1.29 50-0.73 0.279 σ c (MPa) UAI = -0.004σ c + 0.67 27-0.93 0.396 6
Üst Kretase Yaşlı Bazaltlarda (Trabzon/Türkiye) Birleşik Ayrışma İndeksi (UAI) İle Fiziksel, Mekanik ve Kimyasal Özellikler Çizelge 7. Bazaltlar için belirlenen UAI ile kimyasal indeksler arasındaki eşitlikler, korelasyon katsayıları ve kritik r değerleri Ayrışma sınıflamaları Birleşik Ayrışma İndisi (UAI) Kimyasal indeksler Eşitlik Örnek sayısı (n) Hesaplanan r değerleri Pearson a ait kritik r değerleri [20] PI UAI = -0.009PI + 1.17 14-0.02 0.532 R UAI = -0.40 R + 2.35 14-0.41 0.532 P UAI = 0.02 P 0.58 14 0.26 0.532 V UAI = 1.92 V 0.60 14 0.40 0.532 MWPI UAI = -0.06 MWPI + 1.94 14 0.30 0.532 CIA UAI = 0.06 CIA 2.35 14 0.23 0.532 ACN UAI = 0.06 ACN 2.18 14 0.21 0.532 ALK UAI = - 0.04 ALK + 0.56 14-0.30 0.532 Imob UAI = -1.97 Imob + 0.55 14-0.32 0.532 β UAI = 2.02 β + 0.22 14 0.21 0.532 Regresyon analizlerinden elde edilen korelasyon katsayıları ile Pearson korelasyon katsayılarının karşılaştırılması sonucunda UAI [7] ile birim hacim ağırlık, ağırlıkça su emme, hacimce su emme, gözeneklilik, P dalga hızı ve tek eksenli basma dayanımına ait korelasyon katsayılarının anlamlı oldukları belirlenmiştir. UAI ile kimyasal ayrışma indeksleri arasındaki ilişkiler karşılaştırıldığında ise, hesaplanan r değerleri Pearson a ait kritik r değerlerinden küçük olduğu için bu ilişkilerin anlamlı olmadıkları sonucuna varılmıştır. İstatistiksel testlerle anlamlı olduğu belirlenen UAI ile fiziksel ve mekanik özellikler arasındaki ilişkilerden UAI ile ağırlıkça su emme, hacimce su emme ve gözeneklilik arasında kuvvetli pozitif bir ilişki (Şekil 3), P dalga hızı arasında kuvvetli negatif bir ilişki, tek eksenli basma dayanımı arasında çok kuvvetli negatif bir ilişki (Şekil 4), birim hacim ağırlık arasında ise çok zayıf-zayıf negatif ilişki bulunmaktadır. 7
Selçuk Alemdağ, Zülfü Gürocak Şekil 3. UAI ile ağırlıkça su emme, hacimce su emme ve gözeneklilik arasındaki ilişkiler Şekil 4. UAI ile tek eksenli basma dayanımı ve P dalga hızı arasındaki ilişkiler 5. Sonuçlar Atasu baraj eksen yerindeki temel kayayı oluşturan Üst Kretase yaşlı bazaltların bozunma derecesi ile fiziksel, mekanik ve kimyasal özellikleri arasındaki ilişkilerin incelendiği bu çalışmadan elde edilen sonuçları kısaca şu şekilde özetlemek mümkündür; 1. Baraj yerindeki bazaltlar UAI sınıflamasına göre orta-fazla bozunmuş özelliktedir. 8 2. Orta ve fazla bozunmuş bazalt örneklerinde yapılan laboratuvar çalışmalarına göre bazaltların ortalama birim hacim ağırlığı 26.20 kn/m 3, ağırlıkça su emmesi %1.50, hacimce su emmesi %4.20, gözenekliliği %4.00, P dalga hızı 3701.40 m/s, tek eksenli basma dayanımı ise 95.90 MPa olarak belirlenmiştir. 3. Kimyasal özelliklerin belirlenebilmesi amacıyla yaptırılan ana oksit analiz sonuçlarının kullanılarak hesaplandığı
Üst Kretase Yaşlı Bazaltlarda (Trabzon/Türkiye) Birleşik Ayrışma İndeksi (UAI) İle Fiziksel, Mekanik ve Kimyasal Özellikler kimyasal bozunma indekslerinden Ürün İndeksi nin ortalama değeri 76.69, Ruxton Oranı nın 4.87, Parker İndeksi nin 57.46, Vogt Oranı nın 0.53, Değiştirilmiş Ayrışma Potansiyeli İndeksi nin 23.38, Kimyasal Alterasyon İndeksi nin 45.40, Lixiviation İndeksi nin 0.09, ACN İndeksi nin 45.53, ALK İndeksi nin 3.87 ve Hareketlilik İndeksi nin ise 0.07 dır. 4. Bazaltların bozunma derecesi ile fiziksel, mekanik ve kimyasal özellikleri arasındaki ilişkilerin anlamlı olup olmadıklarını belirlemek amacıyla yapılan t testleri sonucunda, bütün özellikler arasındaki ilişkilerin anlamlı olduğu belirlenmiştir. 5. t testleri ile anlamlı olduğu belirlenen özellikler arasındaki ilişkileri incelemek için yapılan regresyon analizleri sonucunda, bozunma derecesi ile fiziksel ve mekanik özellikler arasında, bozunma derecesi ile kimyasal özelliklere arasındaki iliksilere göre daha kuvvetli iliksiler mevcuttur. Regresyon analizleri ile belirlenen r değerlerinin anlamlı olup olmadıkları t testleri ile kontrol edilmiş ve bozunma derecesi ile fiziksel ve mekanik özellikler 6. Kaynaklar 1. Ruxton BP, Berry L (1957) Weathering of granite and associated erosional features in Hong Kong. Bull Geol Soc Am 68:1263 1292 2. Dearman WR, Baynes FJ, Irfan TY (1978) Engineering grading of weathered granite. Eng Geol 12:345 374 3. Dobernier L, Durville J, Restituito J (1993) Weathering of the massiac gneiss (Massif Central, France). Bull Int Assoc Eng Geol 47:79 96 4. Irfan TY, Dearman WR (1978) Engineering classification and index properties of a weathered granite. Eng Geol 17:79 90 5. Marques EAG, Vargas Jr EA (1998) Geotechnical characterization of weathering profiles in biotite gneiss (kinzigites) from Rio de Janerio city mineralogical changes and physical properties. In: 8th international IAEG congress. A.A. Balkema, Rotterdam, pp 673 1680 6. Hodger APW, Hetherington JR (1991) A quantitative study of the weathering of greywacke. Eng Geol 31:353 368 9 arasındaki ilişkilerin anlamlı olduğu belirlenmiştir. 6. Regresyon analizlerinden elde edilen sonuçlara göre UAI ile birim hacim ağırlık arasında çok zayıf-zayıf negatif ilişki, UAI ile ağırlıkça ve hacimce su emme ve gözeneklilik arasında kuvvetli pozitif bir ilişki bulunmaktadır. 7. UAI ile tek eksenli basma dayanımı arasındaki ilişki çok kuvvetli negatif iken, UAI nın P dalga hızı ile ilişkisi kuvvetli negatiftir. 8. Bazaltlarda bozunma derecesinin artmasıyla boşluk ve kırık oranında meydana gelen artış gözenekliliğin artmasına neden olmaktadır. Gözenekliliğin artışıyla birlikte ağırlıkça ve hacimce su emme oranı da artmakta, buna karşılık tek eksenli basma dayanımı ve P dalga hızı değerleri azalmaktadır. 9. Regresyon analizleri ile elde edilen eşitlikler, kolay belirlenebilen birim hacim ağırlık, ağırlıkça ve hacimse su emme, gözeneklilik ve tek eksenli basma dayanımı gibi özellikler yardımıyla bozunma derecesinin belirlenebilmesinde yardımcı olacaktır. 7. Kilic R (1999) A unified alteration index (UAI) for mafic rocks. Environ Eng Geosci 4:475 483 8. Irfan TY (1999) Characterization of weathered volcanic rocks in Hong Kong. Q J Eng Geol 32:317 348 9. Arıkan F, Ulusay R, Aydın N (2007) Characterization of weathered acidic volcanic rocks and a weathering classification based on a rating system. Bull Eng Geol Environ 66:415 430 10. Topal, T., (2002). Quantification of weathering depths in slightly weathered tuffs. Environmental Geology 42: 632-641. 11. Komoo I, Yaakub J (1990) Engineering properties of weathered metamorphic rocks in Peninsular Malaysia. In: 6th international IAEG congress. A.A. Balkema, Rotterdam, pp 665 672 12. Tugrul A (1995) The effects of weathering on the engineering properties of basalts in the Niksar region. PhD Thesis, Geological Engineering Department of Istanbul University, Istanbul (in Turkish, unpublished) 13. Tugrul A, Gurpinar O (1997) The effect of chemical weathering on the engineering
Selçuk Alemdağ, Zülfü Gürocak properties of Basalts, Turkey. Environ Eng Geosci AEG, vol. III, No. 2, Summer 1997, pp 225 234 14. Gurocak Z, Kilic R (2005) Effect of weathering on the geomechanical properties of the Miocene basalts in Malatya, Eastern Turkey. Bull Eng Geol Env 64:373 381 15. Ceryan S, Tudes S, Ceryan N (2008) Influence of weathering on the engineering properties of Harsit granitic rocks (NE Turkey). Bull. Eng. Geol. Env Vol. 67,p. 97-104. 16. DSİ (1991). Trabzon içme suyu projesi Atasu Barajı ve HES Mühendislik Jeolojisi Planlama Raporu. DSİ XXII. Bölge Müdürlüğü, 30s. 17. Güven, İ. H. (1993). Doğu Pontidlerin Jeolojisi ve 1/250000 ölçekli kompozisyonu. MTA, Ankara. 18. Alemdağ, S., (2004). Atasu barajı (Trabzon) eksen yerindeki bazaltın ayrışma derecesi ve eksen yeri olabilirliği. Yüksek Lisans Tezi, F.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, 83s. 19. International Society for Rock Mechanics (ISRM), (1981). Rock characterization, testing and monitoring ISRM suggested methods, E.T. Brown.(ed), Permagon Press, 211pp. 20. Tüysüz, N., Yaylalı, G. (2005). Jeoistatistik Kavramlar ve Bilgisayarlı Uygulamalar. Karadeniz Teknik Üniversitesi Genel Yayın No:220, Trabzon, 385s. 10